CN115523012B - 一种在冷启动时具有保温功能的催化器结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在冷启动时具有保温功能的催化器结构，包括内壳和外壳，内壳的两端分别设有进气口和出气口，内壳上还设有第一进气孔和第一出气孔，第一出气孔与第一进气孔之间设有挡板，挡板与气流的方向不平行设置；外壳包括导流筒和密封筒，导流筒的长度小于密封筒，导流筒的外壁与密封筒的外壁之间设有间隙，导流筒上设有消音孔。外壳充当了保温层的作用从而使得内壳不是直接与空气接触的，且外壳包括密封筒和导流筒，通过导流筒将气流的方向延长，使得气流在外壳内要经过比较长的距离才能流出，冷启动时，可缩短内壳内的催化剂的起燃时间，促进催化剂反应，降低污染物的排放。且可以起到降噪的作用。

Description

一种在冷启动时具有保温功能的催化器结构

技术领域

本发明涉及消声器技术领域，具体涉及一种在冷启动时具有保温功能的催化器结构。

背景技术

汽车催化器是固定催化剂的一种封装结构，其大多为圆柱筒状，并利用衬垫将催化剂进行固定、封装，当发动机排出的高温废气流经催化器壳体时，被内部催化剂进行催化转化后直接排向消声器中，最终通往大气。

目前汽车催化器壳体普遍采用简单的圆柱筒状结构对催化剂进行封装，并用衬垫对催化剂进行固定，高温、高流量的废气通过催化剂催化转化后直接排入消声器中，将存在以下缺陷：

1、车辆冷起动后，整个排气系统温度较低，发动机排出的高温气体热量被管道吸收，废气流到催化剂时温度降低，无法满足催化剂进行催化转化的条件，导致大量的废气污染物直接排到大气中；

2、催化器壳体直接与大气接触，将热量传递给大气，导致车辆冷起动时，催化剂温升时间增长，不利于污染物的催化转化；

3、高速、大流量的气体经过催化剂后直接流向下游，增加消声器的体积及调音难度。

因此现有的圆柱筒式的催化器结构，不利于汽车冷起动时催化剂起燃时间的缩短和污染物排放降低，同时也未起到辅助降低排气噪声的作用。

发明内容

本发明针对目前现有的圆柱筒式的催化器，在汽车冷启动时发动机排出的气体经过催化器时由于催化器与大气直接接触导致热量散失，催化器内的催化剂温度不够，没有达到催化剂转化的条件，从而导致废气直接排到大气中污染环境的问题，提供一种在冷启动时具有保温功能的催化器结构。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种在冷启动时具有保温功能的催化器结构，包括内壳和外壳，所述内壳的两端分别设有进气口和出气口，所述内壳上还设有第一进气孔和第一出气孔，所述第一出气孔与所述第一进气孔之间设有挡板，所述挡板与气流的方向不平行设置；所述外壳包括导流筒和密封筒，所述导流筒位于所述密封筒内，所述内壳位于所述导流筒内，所述导流筒的长度小于所述密封筒，所述导流筒的外壁与所述密封筒的外壁之间设有间隙，所述密封筒的两端与所述内壳密封连接，所述导流筒上设有消音孔，所述第一出气孔位于所述导流筒与所述密封筒之间，所述第一出气孔靠近所述出气口一端。

优选的，所述导流筒靠近所述进气口的一端与所述密封筒的端部连接，所述第一进气孔靠近所述出气口一侧，所述第一进气孔远离所述进气口，第一进气孔位于导流筒内，所述消音孔位靠近所述进气口一侧。这样可以延长气体在外壳内的路径，有助于保温。

优选的，还包括气流控制机构，气流控制机构与挡板连接，用于控制挡板的角度，所述气流控制机构用于防止尾气在冷启动阶段直接从进气口流向出气口。在冷启动阶段为了使得尾气不能直接从内壳的进气口流向出气口，因此通过挡板将气体挡住，使得气体从进气口流进后可以被挡板挡住，启动一段时间后，内壳内的温度已经达到了起燃的温度，气流控制机构可以控制挡板的角度，气体在内壳内的催化条件达到，气体不经过外壳只从内壳的进气口经过催化剂作用后从出气口流出也能对尾气起到催化的作用。经过冷启动后，尾气如果不及时排出，会使得内壳内的温度过高，热量得不到散发。

优选的，所述气流控制机构包括挡板、转杆和流量控制器，挡板与所述转杆固定连接，所述挡板位于第一进气孔与所述第一出气孔之间，所述挡板位于所述导流筒远离所述进气口的一端，所述转杆的一端穿过所述密封筒与所述控制器连接，所述转杆的另一端穿过内壳，所述转杆与所述内壳转动连接，所述控制器用于控制所述挡板与所述内壳之间的角度，所述挡板的一侧设有气流控制孔。挡板的一侧有气流控制孔，另一边没有，气流流入后对挡板两侧的力就不一样，就会对转杆施加一个力，流量控制器就检测到了，因此流量控制器就可以控制转杆转动。流量控制器可根据作用在挡板上的气流力调整气流挡板的转动角度，改变气流的流向及通道，降低气流能量，起到辅助降噪作用。

优选的，所述内壳包括流入段、扩张段、主体段、紧缩段和流出段，所述进气口设置在流入段，所述出气口设置在流出段，所述扩张段的横截面从流入段往主体段处逐渐增大，所述紧缩段的横截面从主体段到流出段逐渐减小。从气流的方向看，扩张段的直径逐渐增大，紧缩段的至今越来越小，气流在扩张段和紧缩段发生反射、干涉等现象，从而可以检索排气噪音。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本申请通过在内壳外设置一个外壳，外壳，外壳充当了保温层的作用从而使得内壳不是直接与空气接触的，且外壳包括密封筒和导流筒，通过导流筒将气流的方向延长，使得气流在外壳内要经过比较长的距离才能流出，冷启动时，气流的在外壳内流动防止了内壳热量的散失，可以缩短内壳内的催化剂的起燃时间，促进催化剂反应，从而降低污染物的排放。且密闭的空间内对声音的降噪也具有一定的效果，可以起到降噪的作用。

附图说明

图1为本发明提供的催化器结构的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为外壳的结构示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为内壳的结构示意图；

图6为气流控制机构的结构示意图。

图中标记：1-内壳，2-外壳，3-挡板，4-进气口，5-出气口，6-第一进气孔，7-第一出气孔,8-导流筒，9-密封筒，10-消音孔，11-气流控制机构，12-转杆，13-流量控制器，14-气流控制孔，18-流入段，19-扩张段，20-紧缩段，21-流出段，22-第一腔体，23-第二腔体，24-第三腔体，25-第四腔体，26-主体段。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图6所示，本申请提供了一种在冷启动时具有保温功能的催化器结构，包括内壳1和外壳2，所述外壳2套设在内壳1外。

所述内壳1的两端分别设有进气口4和出气口5，所述内壳1上还设有第一进气孔6和第一出气孔7。

如图2和如图5所示，所述内壳1包括流入段18、扩张段19、主体段26、紧缩段20和流出段21，所述进气口4设置在流入段18，所述出气口5设置在流出段21，所述扩张段19的横截面从流入段18往主体段26处逐渐增大，所述紧缩段20的横截面从主体段26到流出段21逐渐减小。

主体段26整体位于外壳2内的，外壳2的两端与内壳1的交接处恰好是扩张段19与主体段26的交界处以及紧缩段20与主体段26的交接处。第一进气孔6和第一出气孔7都是位于主体段26上，第一进气孔6和第一出气孔7都是靠近出气口5一侧设置，这样相当于气体首先要经过主体段26的大部分长度的路径，然后在流出反向报告内壳1，从而可以更好的对内壳1起到保温的作用。

主体段26是圆柱体结构，第一进气孔6和第一出气孔7是环绕圆柱的圆周设置的呈规则排列的。

所述第一出气孔7与所述第一进气孔6之间设有挡板3，所述挡板3与气流的方向不平行设置。挡板3与气流控制机构11连接，用于控制挡板3的角度，所述气流控制机构11用于防止尾气在冷启动阶段直接从进气口4流向出气口5。

挡板3的中间安装有转杆12，转杆12穿过内壳1后与内壳1是转动设置的，这样整个挡板3可以相对内壳1进行转动。转杆12的顶部连接有流量控制器13，流量控制器13的外壳2是固定在外壳2上的。挡板3以转杆12为中心轴，中心轴的一侧设有气流控制孔14，另一侧没有孔，这样气流流进来后对中心轴两侧的挡板3施加的力不同，会对挡板3施加一个扭力，流量控制器13检测到扭力后，与预设的值进行比较，然后在对挡板3进行控制，比如通过电机，控制挡板3与内壳1的角度。在最初始阶段，挡板3气流是垂直设置的，相当于挡板3与内壳1是相对垂直的。

所述外壳2包括导流筒8和密封筒9，所述导流筒8位于所述密封筒9内，所述内壳1位于所述导流筒8内。

所述导流筒8的长度小于所述密封筒9，密封筒9的两端与内壳1进行焊接。

所述导流筒8的外壁与所述密封筒9的外壁之间设有间隙，所述密封筒9的两端与所述内壳1密封连接，所述导流筒8上设有消音孔10，所述第一出气孔7位于所述导流筒8与所述密封筒9之间，所述第一出气孔7靠近所述出气口5一端。所述导流筒8靠近所述进气口4的一端与所述密封筒9的端部连接，所述第一进气孔6靠近所述出气口5一侧，所述第一进气孔6远离所述进气口4，第一进气孔6位于导流筒8内，所述消音孔10位靠近所述进气口4一侧。

如图2和图4所示，导流筒8的横截面成L型，导流筒8在进气口4一侧与密封筒9的顶部焊接。导流筒8靠近出气口5一端中间是中空的方便内壳1穿过，转杆12穿过密封筒9，转杆12可以是穿过导流筒8的，也可以是位于导流筒8外。本实施例中的转杆12是位于导流筒8外。

内壳1的主体段26从进气口4到挡板3处形成第一腔体22，导流筒8与主体段26之间形成第二腔体23，导流筒8与密封筒9、靠近出气口一端的主体段26三者之间形成第三腔体24，挡板3与靠近出气口5处的主体段26之间形成第四腔体25，在主体段26内安装有催化剂。

工作过程：如图2所示，冷启动阶段，气体经过进气口4从右向左流入，扩张段19对气体进行反射、干涉进行降噪处理，然后气体流入第一腔体22，经过催化剂催化，气体经过挡板3的阻隔，部分气体经过第一进气孔6、进入第二腔体23，然后向右反方向流动，经过消音孔10进入第三腔体24向左流动，再经过第一出气孔7进入第四腔体25，最后经过出气口5流出。气体自今天内壳1起，相当于在内壳1的主体段26进行了三次流动，分别是第一腔体22、第二腔体23和第三腔体24，从而对冷启动阶段的内壳1起到了保温的作用。同时气体在经过消音孔10时，起到了降噪消音的作用。

由于挡板3一侧设有气流控制孔14，因此气体作用在挡板3两侧的力不同，会对转杆12施加一个扭力，流量控制器13检测到转杆12的扭力，然后与预设的力进行比较，然后控制转杆12的转动进而控制挡板3与内壳1之间的角度，当过了冷启动阶段，内壳1内的温度上升后，内壳1内的催化剂起燃条件达到，为了使得气体能顺利的流出，降低内壳1的温度，流量控制器13可以控制挡板3与气流的方向一致，这样气流就可以不经过外壳2。

经过本申请提供的催化器结构，车辆冷起动阶段排出的高温废气通过挡板3导流，由第一进气孔6进入导流筒8中，对内壳1外表面进行加热、保温作用，降低催化剂的起燃时间，促进催化剂反应，从而降低污染物的排放，有利于控制催化剂的开发成本。外壳2内形成迂回的腔体，内部有消音孔，在导流的同时，可有效降低气流噪声。气流控制机构11可根据作用在挡板3上的气流力调整挡板的转动角度，改变气流的流向及通道，降低气流能量，起到辅助降噪作用。挡板3根据气体流量及挡板两个均分平面所有气流力的不同而转动适当角度，并将内壳分割为变化的两个内腔，能有效削减不同频带的噪声，从而简化消声器的内部结构和体积，降低消声器的调音难度，减少消声器开发成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种在冷启动时具有保温功能的催化器结构，其特征在于，包括内壳（1）和外壳（2），所述外壳（2）套设在内壳（1）外，所述内壳（1）的两端分别设有进气口（4）和出气口（5），所述内壳（1）上还设有第一进气孔（6）和第一出气孔（7），所述第一出气孔（7）与所述第一进气孔（6）之间设有挡板（3），所述挡板（3）与气流的方向不平行设置；所述外壳（2）包括导流筒（8）和密封筒（9），所述导流筒（8）位于所述密封筒（9）内，所述内壳（1）位于所述导流筒（8）内，所述导流筒（8）的长度小于所述密封筒（9），所述导流筒（8）的外壁与所述密封筒（9）的外壁之间设有间隙，所述密封筒（9）的两端与所述内壳（1）密封连接，所述导流筒（8）上设有消音孔（10），所述第一出气孔（7）位于所述导流筒（8）与所述密封筒（9）之间，所述第一出气孔（7）靠近所述出气口（5）一端，所述导流筒（8）靠近所述进气口（4）的一端与所述密封筒（9）的端部连接，所述第一进气孔（6）靠近所述出气口（5）一侧，所述第一进气孔（6）远离所述进气口（4），第一进气孔（6）位于导流筒（8）内，所述消音孔（10）位靠近所述进气口（4）一侧。

2.根据权利要求1所述催化器结构，其特征在于，还包括气流控制机构（11），气流控制机构（11）与挡板（3）连接，用于控制挡板（3）的角度，所述气流控制机构（11）用于防止尾气在冷启动阶段直接从进气口（4）流向出气口（5）。

3.根据权利要求2所述的催化器结构，其特征在于，所述气流控制机构（11）包括转杆（12）和流量控制器（13），挡板（3）与所述转杆（12）固定连接，所述挡板（3）位于第一进气孔（6）与所述第一出气孔（7）之间，所述挡板（3）位于所述导流筒（8）远离所述进气口（4）的一端，所述转杆（12）的一端穿过所述密封筒（9）与所述控制器连接，所述转杆（12）的另一端穿过内壳（1），所述转杆（12）与所述内壳（1）转动连接，所述控制器用于控制所述挡板（3）与所述内壳（1）之间的角度，所述挡板（3）的一侧设有气流控制孔（14）。

4.根据权利要求1所述的催化器结构，其特征在于，所述内壳（1）包括流入段（18）、扩张段（19）、主体段（26）、紧缩段（20）和流出段（21），所述进气口（4）设置在流入段（18），所述出气口（5）设置在流出段（21），所述扩张段（19）的横截面从流入段（18）往主体段（26）处逐渐增大，所述紧缩段（20）的横截面从主体段（26）到流出段（21）逐渐减小。